雙能量CT多參數碘定量術前診斷肺癌亞型的研究

蘇剛 韓云沖 王鵬飛 張莉 趙宏偉*

肺癌是目前全球最常見的惡性腫瘤［1-2］，隨著新的肺癌靶向治療的開發(fā)，有可能在治療前使用，肺癌亞型的治療前診斷變得越來越重要。目前，唯一可靠的方法是使用經皮穿刺、支氣管鏡或手術進行活檢；但是仍然有許多晚期患者不能耐受此類檢查。本研究的目的是探討雙能量CT（DECT）多參數碘定量在術前區(qū)分肺癌亞型的能力，并提出了一種新的非侵入性替代方法——雙能量CT 的三維碘CT 值（3D-IRA）。

1 資料與方法

1.1 一般資料 2019 年7 月至2020 年9 月期間，101例疑似肺腫瘤患者接受了胸部增強雙能量CT 檢查。納入標準：（1）檢查前患者未進行任何形式的治療或活檢術；（2）無含碘對比劑中重度過敏反應，且順利完成檢查者；（3）病變最小徑＞10 mm 者。排除基于組織病理學診斷的炎性結節(jié)（n=4）、肺結核（n=8）患者，3 例患者未進行手術被排除。最后，根據納入和排除標準，共納入86 例連續(xù)的肺癌患者，其中鱗癌27 例，腺癌59 例。鱗癌中男17 例，女10 例；年齡61～82 歲，平均年齡（71.0±5.0）歲；病灶直徑11～67 mm，平均（28.38±14.98）mm。腺癌中男26 例，女33 例；年齡60～83 歲，平均年齡（70±6）歲；病灶直徑11～67 mm，平均（28.75±14.76）mm。兩組間上述參數均無顯著差異。本研究為前瞻性研究，研究對象在檢查前均簽署知情同意書，并經醫(yī)院倫理委員會（編號：JXEY-2019JX010）批準。

1.2 DECT 檢查 所有患者術前均采用SOMATOM Definition Flash CT（Siemens Healthcare，Forchheim，Germany）掃描儀，胸部常規(guī)CT 平掃及雙能量雙期掃描，掃描范圍自胸廓入口至腎上腺平面。對比劑為碘海醇（350 mgI/mL），注射60～100 mL（1.2 mL/kg 體質量），以3.5 mL/s 的注射速度經肘靜脈或手背靜脈用高壓注射器注入后，以相同速率沖洗30 mL 生理鹽水。靜脈注射對比劑后，在胸主動脈遠端衰減增加至默認閾值（100 HU）后5 s 自動觸發(fā)動脈期掃描，在結束后延遲35 s 開始靜脈期掃描。掃描參數具體如下：矩陣512×512；大球管140 kV，60 mAs；小球管80 kV，214 mAs；為減少射線輻射劑量常規(guī)開啟CAREDose4D 功能，設置準直器寬度為60 mm×0.6 mm，螺距為0.7，旋轉時間為0.33 s，重建參數：層厚3.0 mm，重疊0.7 mm，重建函數D30f。利用迭代重建技術，以1.0 mm 層厚重建數據。

1.3 DECT 圖像處理及定量分析 將兩期雙能量數據分別導入西門子syngo.via（版本VB10B）工作站，在Dual-Energy 模式下點擊Lung Nodules 處理軟件，自動進行數據處理，獲得病變的碘圖。手工繪制ROI，ROI盡量選擇在病灶橫斷面徑長最大的層面，盡量靠近病變中心，且避開異常密度區(qū)，以免影響到測量結果，所有數據均在縱隔窗上取得，如果病灶過小，手動將圖像調整至合適的狀態(tài)，通過觀察鄰近相關結構保證兩期ROI位置大致在同一位置上。獲得二維定量碘參數，即動脈期的虛擬平掃值（VNCAP）、碘增加值（OVERLAYAP）、碘濃度（ICAP）及靜脈期的虛擬平掃值（VNCVP）、碘增加值（OVERLAYVP）和碘濃度（ICVP），所有數據均測量3 次，取其平均值；在Lung Nodules 卡里選擇全肺圖標，在縱隔窗上點擊結節(jié)，系統(tǒng)自動勾畫結節(jié)，并自動算出兩期的體積碘數據，即3D-IRA，分別用3D-IRAAP、3D-IRAVP表示。

1.4 統(tǒng)計學方法 采用SPSS22.0 統(tǒng)計軟件。符合正態(tài)分布的計量資料以（±s）表示，組間比較采用t檢驗；不符合的用中位數±四分位數間距（M±Q）來表示，組間差異采用非參檢驗；上述有統(tǒng)計學意義的參數，采用ROC 曲線下面積（AUC）來判斷診斷效能，算出它們的敏感度、特異度，并通過約登指數確定最佳閾值。另外，將二、三維碘定量參數中有統(tǒng)計學差異的參數做相關性分析，相關系數0.3 ＜r≤0.5 被認為低度相關，

0.5 ＜r≤0.8 顯著相關，0.8 ＜r≤1 高度相關。P＜0.05被認為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 兩期定量碘參數比較 鱗癌的兩期虛擬平掃值（VNCAP、VNCVP）均大于腺癌，但兩者無顯著差異（P＞0.05）；余兩期定量碘參數（OVERLAY、IC、3D-IRA）均小于腺癌，且兩者間均有顯著差異（P＜0.05）。組內比較，靜脈期二維定量碘參數OVERLAY 及IC 均較動脈期增加，而三維碘參數3D-IRA 卻輕度下降。見表1。

表1 鱗癌和腺癌諸CT定量碘參數比較（±s）

表1 鱗癌和腺癌諸CT定量碘參數比較（±s）

注：OVERLAYAP：動脈期碘增加值；ICAP：動脈期碘濃度；3D-IRAAP：動脈期體積碘；VNCVP：靜脈期的虛擬平掃值；OVERLAYVP：靜脈期的碘增加值；ICVP：靜脈期的碘濃度；3D-IRAVP：靜脈期體積碘

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2.2 兩期定量碘參數的診斷效能 對于有統(tǒng)計學意義的定量碘參數行ROC 曲線分析，結果顯示，OVERLAYVP對兩者的鑒別價值較大，而OVERLAYAP對兩者鑒別價值較小。見表2。

表2 肺鱗癌與肺腺癌定量碘參數ROC曲線分析

2.3 鱗癌、腺癌二維定量碘參數與三維定量碘參數間相關性分析顯示 鱗癌呈高度相關，相關系數在兩期中分別為r=0.82、0.83；腺癌呈顯著相關，相關系數分別為r=0.51、0.54。且靜脈期較動脈期相關程度高。見表3、4。

表3 鱗癌與腺癌動脈期二維、三維定量碘參數間相關性

表4 鱗癌與腺癌靜脈期二維、三維定量碘參數間相關性

3 討論

臨床上，治療前準確區(qū)分患者肺癌亞型具有重要作用。在本研究中，作者評估了DECT 多參數碘定量在肺鱗癌和肺腺癌中的鑒別診斷價值。結果顯示，與肺鱗癌患者相比，肺腺癌患者動脈期和靜脈期的DECT 碘定量參數（OVERLAY、IC、3D-IRA）顯著增加。此外，作者還確定了每個建議參數最合適的閾值，可在臨床實踐中用于治療前肺鱗癌與肺腺癌的鑒別診斷。

本研究結果顯示，雙能量CT 定量碘參數在確定NSCLC 病理類型中具有明顯優(yōu)勢。以往的研究中雙能量定量碘參數即二維碘數據均在CT 橫斷位上獲得，雖然對鑒別結節(jié)的良、惡性有價值［3-5］，但該方法為純手工操作，因此可重復性較差。而體積碘可以獲得整個病灶碘的三維分布狀況，理論上能更準確地呈現病灶內碘的實際分布情況。本研究中作者利用西門子自帶后處理工作站中Dual-Energy 軟件，在LungNodule 里一站式實現完成，且操作全程半自動化，重復性好，操作簡單、方便、較手工勾畫減少誤差［6］。

本研究中作者測量了肺結節(jié)體積碘定量參數3D-IRAAP、3D-IRAVP，其結果表明，兩期增強掃描中體積碘在鱗癌與腺癌間均有顯著差異（P=0.005、0.002），且與二維定量碘參數具有較好的相關性，尤其是鱗癌兩者高度相關（r=0.82、0.83），而腺癌相關程度（r=0.51、0.54）較鱗癌低，可能由于腺癌內部結構疏松，在手工勾畫ROI 過程中，把內部血管組織包含其中，因此無法真實反映病變中碘的定量參數［7］。

已有研究表明［8］，不同病理類型腫瘤的強化高低與其內部的微血管密集度相關，而腺癌的微血管密度是高于鱗癌的；另外原發(fā)性肺癌CT 增強檢查碘吸收可能與腫瘤組織病理學的某些方面有關，如血管生成、分化等級、缺氧細胞和腫瘤侵襲性，且快速生長的鱗癌更易導致內部氧的供應不足，腫瘤中心區(qū)域易出現缺血、缺氧，最終出現壞死［9］。上述原因導致腺癌強化程度大于鱗癌，這與本研究結果一致。李慎江等［10］對85 例肺內良惡性孤立性結節(jié)進行灌注掃描發(fā)現，肺結節(jié)的容積灌注是不均的。作者也發(fā)現肺癌兩期結果中顯示二維碘參數在靜脈期持續(xù)增加，而三維碘參數卻有輕度下降，說明腫瘤內部組織血液供應在三維狀態(tài)下是不均的。

VNC 圖像相當于CT 平掃圖［11-12］，為增強后雙能量數據后處理軟件去除增強圖像中的碘獲得。理論上動脈期與靜脈期的VNC 值應該是相同的，而本組數據中兩者稍有差異，估計有兩方面的因素，一是雙能量后處理過程中將病變中與碘相近的原子序數物質一并去除，造成碘飄移；二是所有患者VNC 測得標準差均較大，這可能與對比劑的干擾有關。本研究中兩期鱗癌的VNC 值均大于腺癌，但兩者間無顯著差異。因為肺鱗狀細胞癌的生長快、倍增效率高、癌細胞分布更加緊密［13-14］，但是肺腺癌內部可見腺管（腔）樣結構，況且兩種病理類型的腫瘤實質與間質的比例不同、壞死程度不同，這可能是導致它們密度不同的原因。

本研究存在一些局限性：首先，樣本中的病理類型僅為肺鱗癌與腺癌，研究結果尚不能推廣至所有肺癌，需要補充更多的肺癌病理類型；其次，本研究為單中心數據，結果還有待多中心擴大樣本量驗證。

總之，本研究表明，在肺腺癌患者中，包括OVERLAY、IC 及3D-IRA 在內的DECT 碘定量值顯著高于肺鱗癌患者。雙能量增強CT 為術前預測肺癌亞型提供一個非侵襲性、可重復的方法，與常規(guī)CT 檢查相比，具有更多的定量信息和更高的價值。